采用平面坐標(biāo)法測定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種采用平面坐標(biāo)法測定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，首先以爐基礎(chǔ)中心為原點建立假定坐標(biāo)系，然后將測量儀器分別安置到引測得到的測量控制點A、B、C、D上，以爐頂圓周上的mini小棱鏡作為測量儀器協(xié)作目標(biāo)進(jìn)行爐頂圓周外緣坐標(biāo)測量；將測得的各個爐體頂圓測點的坐標(biāo)值分別代入以圓心坐標(biāo)為(U,V)，半徑為R的圓方程組成的條件方程組內(nèi)，然后對條件方程組按超定方程求解最小二乘解的方法求解，得出U,V,R；計算出的U,V即為爐頂圓心分別在X軸、Y軸方向的偏差分量，還可以計算出偏差總量、偏向以及爐體垂直度，用測定值減去設(shè)計值即得出半徑偏差。本方法操作方便，計算理論嚴(yán)密，計算出的圓心偏差合理準(zhǔn)確。
【專利說明】采用平面坐標(biāo)法測定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工程測量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種采用平面坐標(biāo)法測定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在施工圓筒、圓臺等形狀的建構(gòu)筑物(如高爐、干熄焦?fàn)t體等)時，為了保證安裝每一帶筒體的中心位于同一鉛垂線上，經(jīng)常要在安裝過程中測定其中心偏差，以便及時糾正，防止施工誤差的豎向積累?，F(xiàn)有測定技術(shù):經(jīng)緯儀軸線法、懸吊線錘法、激光垂準(zhǔn)法等，上述方法基本都是將建構(gòu)筑物的基礎(chǔ)軸線引測到待測平面上，然后測量軸線交點至筒體外緣半徑值，以此確定筒體中心偏移量。這些測定方法使用的前提必須是視爐體各帶為標(biāo)準(zhǔn)圓即筒體加工等一切形變誤差為零。否則，測定的中心偏移值很可能反映的是部分筒體的中心偏移。嚴(yán)格地說，以此指導(dǎo)施工不能將各帶筒體重心位于同一鉛垂線上。
[0003]現(xiàn)有測定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法為:通過經(jīng)緯儀、線墜、激光準(zhǔn)直儀等儀器、具，將建筑物軸線引測到筒體邊緣，然后使用尺子量測軸線交點至圓周外緣的距離，即以實測半徑大小來測定中心偏差。因此，存在以下缺陷:1、現(xiàn)有測定技術(shù)是以測定引測上來的軸線交點至筒體邊緣的半徑值來衡量筒心偏差的，由于筒體自身的加工誤差及吊裝過程中產(chǎn)生的形變誤差，使得測得的圓筒半徑不能真實代表圓的半徑，從而以此衡量圓心偏差是不合理的、不準(zhǔn)確的。2、引測上來的軸線交點往往處于懸空狀態(tài)，當(dāng)半徑較大時，測量其至筒體外緣距離(即半徑測量)時，操作很困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的問題是提供一種采用平面坐標(biāo)法測定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，避免了懸空操作，僅需對圓筒形建構(gòu)筑物外緣平面坐標(biāo)進(jìn)行測量即可，然后將測得的坐標(biāo)值進(jìn)行數(shù)學(xué)運算即可求得中心偏差及半徑偏差。能精準(zhǔn)地測定出圓形筒體建構(gòu)筑物的中心偏差，并且能將筒體中心安裝偏差及自身形變等誤差的聯(lián)合影響同時測定出來，經(jīng)偏差糾正后，最終使得筒體各段重心處于同一鉛垂線上，還克服了現(xiàn)有測定技術(shù)中懸空測量半徑的困難以及測定值不合理等的不足。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:采用平面坐標(biāo)法測定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，包括如下步驟:
[0006]①以爐體基礎(chǔ)中心0(0，O)為原點，指北軸線為坐標(biāo)北軸建立假定坐標(biāo)系；
[0007]②向爐體周圍引測永久性測量控制點A、B、C、D，并保證所有測量控制點的坐標(biāo)均為步驟①中假定坐標(biāo)系坐標(biāo)；
[0008]③將測量儀器分別安置到各測量控制點A、B、C、D，以安裝在爐頂圓周上的mini小棱鏡作為測量儀器協(xié)作目標(biāo)進(jìn)行爐頂圓周外緣坐標(biāo)測量，并記錄測量結(jié)果；
[0009]④將測得的i個爐體頂圓測點的坐標(biāo)值(Xi，Yi)，分別代入以圓心坐標(biāo)為O’ (U, V)，半徑為R的圓方程組成的條件方程組內(nèi)，然后對條件方程組按超定方程求解最小二乘解的方法求解，得出方程組未知數(shù)解U，V，R ;
[0010]⑤步驟④所以計算出的U，V即為爐頂圓心分別在X軸、Y軸方向的偏差分量，由此還可以計算出偏差總量、偏向以及爐體垂直度，用測定值減去設(shè)計值即得出半徑偏差。
[0011]進(jìn)一步，步驟②中測量控制點選埋于與爐體頂圓測點通視、便于觀測且有利于保護(hù)的地方。
[0012]進(jìn)一步，步驟③測量過程中，在觀測時，要將小棱鏡對中尖準(zhǔn)確安置到爐體邊緣并嚴(yán)格整平，調(diào)整好入視方向。
[0013]進(jìn)一步，步驟③測量過程中，爐體頂圓測點位置視通視情況沿圓周均勻布置，點間距依據(jù)圓半徑大小，按300?100mm弧長范圍取值。
[0014]進(jìn)一步，步驟③中的測量儀器為全站儀。
[0015]進(jìn)一步，步驟⑤求解方程時，借助EXCEL中矩陣乘法(=MMULT)、轉(zhuǎn)置(AT)、求逆(=MINVERSE)等運算公式進(jìn)行計算。
[0016]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:操作方便，計算理論嚴(yán)密，多次測量了同一圓周上不同點的坐標(biāo)，所以產(chǎn)生了多余觀測值，借助最小二乘原理在誤差平方和最小的約束條件下，求得未知數(shù)的最或然值。應(yīng)用該技術(shù)測定的圓形筒體中心偏差，確切地講是物理意義上的重心偏差，因此說該測定技術(shù)既真實地測定了建構(gòu)筑物的重心所在，同時又測定了筒體半徑的偏差。所以特別適合測定高聳型圓形筒體建構(gòu)筑物的垂直度、豎向中心等偏差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明假定坐標(biāo)系示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明爐體頂圓中心測量示意圖；
[0019]圖3是爐體頂圓測點位置分布示意圖。
[0020]圖中，1-爐體；2_測量儀器；3-mini小棱鏡；4_爐體頂圓中心；5_爐體基礎(chǔ)中心；6-爐體頂圓測點；7_測量控制點。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細(xì)說明。
[0022]采用平面坐標(biāo)法測定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，包括如下步驟:
[0023]①如圖1所示，以爐體基礎(chǔ)中心5為原點O (0，O)，指北軸線為坐標(biāo)北軸建立假定坐標(biāo)系;
[0024]②向爐體I周圍引測永久性測量控制點7，分別標(biāo)記為A、B、C、D，并保證所有測量控制點7的坐標(biāo)均為步驟①中假定坐標(biāo)系坐標(biāo)；
[0025]基于以上方法，測定出來的圓心坐標(biāo)值可以直接體現(xiàn)為中心偏差值。
[0026]③如圖2所示，將測量儀器2分別安置到各測量控制點7處，以安裝在爐頂圓周上的mini小棱鏡3作為測量儀器協(xié)作目標(biāo)進(jìn)行爐頂圓周外緣坐標(biāo)測量，并記錄測量結(jié)果；本次測量的目標(biāo)為爐體頂圓中心4的偏差，定爐體頂部截面圓設(shè)計外皮半徑為Rs。
[0027]④將測得的i個爐體頂圓測點6的坐標(biāo)值(Xi，Yi)，分別代入以圓心坐標(biāo)為O’ (U, V)，半徑為R的圓方程組成的條件方程組內(nèi)，然后對條件方程組按超定方程求解最小二乘解的方法求解，得出方程組未知數(shù)解U，V，R ;
[0028]由于假定坐標(biāo)系原點為筒體基礎(chǔ)中心5，其坐標(biāo)為0(0，O)，所以⑤步驟④計算出的U，V即為爐體頂圓中心4分別在X軸，Y軸方向的偏差分量，由此，還可以計算出偏差總量、偏向以及爐體I垂直度等；半徑偏差可以用測定值減去設(shè)計值得出。
[0029]其中，步驟②中測量控制點選埋于與爐體頂圓測點通視、便于觀測且有利于保護(hù)的地方。
[0030]其中，步驟③測量過程中，在觀測時，要將小棱鏡對中尖準(zhǔn)確安置到爐體邊緣并嚴(yán)格整平，調(diào)整好入視方向。
[0031]其中，如圖3所示，步驟③測量過程中，爐體頂圓測點位置視通視情況沿圓周均勻布置，點間距依據(jù)圓半徑大小，按300?100mm弧長范圍取值。
[0032]其中，步驟③中的測量儀器為全站儀。
[0033]其中，步驟⑤求解方程時，借助EXCEL中矩陣乘法(=MMULT)、轉(zhuǎn)置(AT)、求逆(=MINVERSE)等運算公式進(jìn)行計算。利用EXCEL表格計算，只需將外業(yè)采集到的測點坐標(biāo)值輸入到指定的單元格內(nèi)，結(jié)果隨即便顯示出來。
[0034]本測定方法操作方便，計算理論嚴(yán)密，多次測量了同一圓周上不同點的坐標(biāo)，所以產(chǎn)生了多余觀測值，借助最小二乘原理在誤差平方和最小的約束條件下，求得未知數(shù)的最或然值。應(yīng)用該技術(shù)測定的圓形筒體中心偏差，確切地講是物理意義上的重心偏差，因此說該測定技術(shù)既真實地測定了建構(gòu)筑物的重心所在，同時又測定了筒體半徑的偏差。所以特別適合測定高聳型圓形筒體建構(gòu)筑物的垂直度、豎向中心等偏差。
[0035]以上對本發(fā)明的一個實施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.采用平面坐標(biāo)法測定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，其特征在于，包括如下步驟: ①以爐體基礎(chǔ)中心O(O，O)為原點，指北軸線為坐標(biāo)北軸建立假定坐標(biāo)系； ②向爐體周圍引測永久性測量控制點A、B、C、D，并保證所有測量控制點的坐標(biāo)均為步驟①中假定坐標(biāo)系坐標(biāo)； ③將測量儀器分別安置到各測量控制點A、B、C、D，以安裝在爐頂圓周上的mini小棱鏡作為測量儀器協(xié)作目標(biāo)進(jìn)行爐頂圓周外緣坐標(biāo)測量，并記錄測量結(jié)果； ④將測得的i個爐體頂圓測點的坐標(biāo)值(Xi，Yi)，分別代入以圓心坐標(biāo)為O’(U，V)，半徑為R的圓方程組成的條件方程組內(nèi)，然后對條件方程組按超定方程求解最小二乘解的方法求解，得出方程組未知數(shù)解U，V，R ; ⑤步驟④所以計算出的U，V即為爐頂圓心分別在X軸、Y軸方向的偏差分量，由此還可以計算出偏差總量、偏向以及爐體垂直度，用測定值減去設(shè)計值即得出半徑偏差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用平面坐標(biāo)法測定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，其特征在于:步驟②中測量控制點選埋于與爐體頂圓測點通視、便于觀測且有利于保護(hù)的地方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用平面坐標(biāo)法測定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，其特征在于:步驟③測量過程中，在觀測時，要將小棱鏡對中尖準(zhǔn)確安置到爐體邊緣并嚴(yán)格整平，調(diào)整好入視方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用平面坐標(biāo)法測定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，其特征在于:步驟③測量過程中，爐體頂圓測點位置視通視情況沿圓周均勻布置，點間距依據(jù)圓半徑大小，按300?100mm弧長范圍取值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用平面坐標(biāo)法測定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，其特征在于:步驟③中的測量儀器為全站儀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用平面坐標(biāo)法測定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，其特征在于:步驟⑤求解方程時，借助EXCEL中矩陣乘法(=MMULT)、轉(zhuǎn)置(AT)、求逆(=MINVERSE)等運算公式進(jìn)行計算。
【文檔編號】G06F19/00GK104408320SQ201410736816
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】杜日中 申請人:中冶天工集團(tuán)有限公司